Определение массовых и габаритных характеристик

Приближенный расчет общей массы автомобиля и его инерционных характеристик называется развеской автомобиля.

Целью развески являются:

1) определение полной массы автомобиля первого приближения и положений центров масс отдельных элементов и агрегата с грузом в целом;

2) определение радиуса инерции и коэффициента распределения масс;

3) определение нагрузок на оси (колесные ходы).

Указанные параметры необходимы для расчета плавности хода, устойчивости и проходимости транспортных средств.

Развеску ТА осуществляем в следующей последовательности.

Первый этап. Определяем ориентировочно общую массу автомобиля m₀, используя статистические данные по коэффициенту грузоподъемности k_п. Для современных агрегатов высокой проходимости k_п = 0,8…1,1, т.е. масса шасси m_ш примерно равна массе перевозимого груза m_п. принимаем k_п = 1, тогда

m₀ = m_ш + m_п = m_п(1 + 1/k_п) = m_п×2 = 14×2 = 28×10³ кг. (3.1)

Второй этап. Производим приближенную оценку массы основных элементов ТА, к которым относятся: рама, колесные агрегаты, системы подрессоривания, элементы управления, топливная система, дополнительное оборудование и ЗИП, силовая установка, трансмиссия, средства защиты, кабина. При этом используюем статистические данные по современным транспортным средствам, что позволяет определить массу любого i-го составляющего элемента по формуле

. (3.2)

Здесь – статистическая относительная масса i-го элемента, которая может определяться по статистическим данным, либо аналитически на основе моделирования. Для типовых элементов автомобиля эти данные и результаты расчетов приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1 – Массы типовых элементов автомбиля

Наименование элемента, узла	Обозначение	xi	Статистическое значение xi	Выбранное значение xi	Масса, 10^3 кг
Рама ТА	mp	xp	0,07…0,14	0,10	2,8
Колесные агрегаты	mка	xка	0,07…0,1	0,09	2,52
Подвеска	mа	xа	0,025…0,050	0,05	1,4
Система управления	mупр	xупр	0,02…0,035	0,03	0,84
Топливная система	mт	xт	0,01…0,015	0,01	0,28
Дополнительное оборудование и ЗИП	mдоп	xдоп	0,1…0,15	0,15	4,2
Средства защиты	mсз	xсз	0,01…0,02	0,02	0,56
Кабина	mк				1,2
Двигатель	mсу
Трансмиссия	mтр

Так как массы силовой установки (двигателя) и трансмиссии автомобиля зависят от реализуемой на колесах мощности, то значения соответствующих масс выражаются через удельные параметры и реализуемой на колесах мощности N_э

m_су = m_у.су×N_э (3.3)

m_тр = m_у.тр×N_э (3.4)

Здесьm_у.су и m_у.тр – удельные приведенные массы силовой установки и трансмиссии соответственно. Для трансмиссий многоосных грузовых автомбилей m_у.тр = 6…8 кг/кВт, для их силовых установок m_у.су = 4…6 кг/кВт.

Реализуемая на колесах мощность N_э определяется по формуле, вытекающей из уравнения тягового баланса при условии равномерного движения (dJ/dt = 0) и малых значений силы сопротивления воздуха (Р_в» 0). Тогда с учетом выражений для силы тяги по двигателю Р_g и динамического фактора D получим

N_э = N_двh_тр = J_maxD_minm₀g, (3.5)

Здесь J_max – максимальная скорость движения при заданном минимальном значении динамического фактора D_min; m₀ – полная масса автомобиля.

Принимаем m_у.тр = 7 кг/кВт и m_у.су = 5 кг/кВт, тогда

m_су = m_у.суJ_maxD_minm₀g = 5×28×10 = 1400 10³ кг.

m_тр = m_у.трJ_maxD_minm₀g = 7×28×10 = 1960 10³ кг.

При расчетах скорость выражают в метрах в секунду.

Масса кабины управления ТА практически не зависит от его полной массы и габаритов. Поэтому ее ориентировочно назначают в пределах от 1000 до 1500 кг для многоосных шасси. Принимаем m_к = 1200 кг.

Третий этап. Осуществляется размещение (компоновка) всех составляющих элементов автомобиля на его раме по длине (оси х) и по высоте (оси z). Начало координат (рис. 2.1) можно выбирать произвольно, однако проще всего ось х совместить с опорной поверхностью, а ось z с передней плоскостью автомобиля или плоскостью, проходящей через точку опоры полуприцепа на тягач.

Четвертый этап. Определяются координаты общего центра масс ТА х_цм и z_цм по известным формулам:

(3.6)

Здесь – уточненная общая масса автомобиля второго приближения, отличающаяся в общем случае от значения общей массы первого приближения m₀. В наше случае m_Σ = 29,5×10³ кг.

Пятый этап. Определяем расстояния от центра масс до передней а₁ и задней а₂ осей (колесных ходов или точек опоры) ТА:

а₁ = ½х_цм – х₁½; а₂ = ½х_цм – х₂½. (3.7)

Здесь х₁ и х₂ – координаты передней и задней осей ТА соответственно в выбранной системе координат. выполненные расчеты показали, что

а₁ = 2646 мм и а₂ = 3234 мм.

Шестой этап. Вычисляются моменты инерции отдельных элементов ТА, а также общий момент инерции ТА относительно оси Y:

. (3.8)

Седьмой этап. Определяется радиус инерции r, коэффициент распределения масс e по известным формулам:

, . (3.9)

Для улучшения плавности хода необходимо, чтобы значения коэффициента распределения масс лежали в пределах e = 0,8…1,2. Если это условие не выполняется, то целесообразно произвести корректировку расположения на раме отдельных элементарных масс автомобиля. Вычисления по формулам (3.8) и (3.9) не выполнялись

Восьмой этап. Находим нагрузки на оси автомобиля с использованием уравнений равновесия моментов относительно точки А (передней оси или опоры) и точки В (задней оси или опоры) (рис. 2.1):

(3.10)

Здесь L = а₁ + а₂ – база автомобиля; m_Σ – уточненная общая масса автомобиля второго приближения. Так как в наше случае m_Σ = 29,5×10³ кг, то R₁ = 160×10³ кг; R₂ = 190×10³ кг.

Девятый этап. Определяется число осей переднего и заднего колесного хода по допустимой осевой нагрузке [R]:

n_ос1 = R₁/[R]; n_ос2 = R₂/[R]. (3.11)

По дорожно-законодательным ограничениям осевой вес (допустимая нагрузка на дорогу, передаваемая колесами одиночной наиболее нагруженной оси [R]) не должен превышать 10 т (ГОСТ 12.2.023-76). Иногда допускается для уникальных сверхтяжелых агрегатов, чтобы осевая нагрузка достигала 15 т. В нашем случае [R] = 98 кН, тогда

n_ос1 = R₁/[R] = 2;

n_ос2 = R₂/[R] = 2.

Дата добавления: 2015-03-29